本发明专利技术涉及一种硅碳负极材料，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆层，所述包覆层的材料包括星型‑梳状聚合物。本发明专利技术还涉及所述硅碳负极材料的制备方法、负极片以及电化学储能装置。本发明专利技术的星型‑梳状聚合物能够包覆在硅碳材料的表面，且能够互穿缠绕形成具有弹性的聚合物网络，从而能够有效减少硅与水接触，降低产气量，且有效降低硅碳负极材料的体积膨胀，进而应用于电化学储能装置时，能够有效提升电化学储能装置的电化学性能和安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学储能装置，特别是涉及一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片和电化学储能装置。
技术介绍
1、目前，硅基材料越来越多的应用于锂离子电池的负极材料中，但是，在实际使用过程中，硅基材料存在体积膨胀大的问题，造成锂离子电池的循环容量与寿命都会迅速衰减，且硅基材料中的硅会与水反应产生氢气，具体反应式为：si+4h2o＝h4sio4+2h2↑，从而造成严重的安全隐患，且还会造成负极片脱落，影响电池性能。
2、目前针对硅基材料用于负极材料时的产气问题研究较少，一般主要集中于如何设计测量产气量的装置，或者，如何减少电解液副反应的产气问题，并未涉及如何抑制硅基材料的产气，从而降低产气量的问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片和电化学储能装置；所述硅碳负极材料体积膨胀小、产气量少，应用于电化学储能装置中能够有效提升其电化学性能和安全性。
2、一种硅碳负极材料，包括：硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆层，所述包覆层的材料包括星型-梳状聚合物。
3、在其中一个实施例中，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
4、(1)所述星型-梳状聚合物的分子量为8000-100000；
5、(2)所述星型-梳状聚合物的溶度参数为10j1/2·cm-3/2-50j1/2·cm-3/2。
6、在其中一个实施例中，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
>7、(1)所述星型-梳状聚合物的每条支臂相同；8、(2)所述星型-梳状聚合物的每条支臂上的梳状侧链相同；
9、(3)所述星型-梳状聚合物的支臂上的梳状侧链分布于所述星型-梳状聚合物的支臂的末端；
10、(4)所述星型-梳状聚合物的支臂的溶度参数为20j1/2·cm-3/2-50j1/2·cm-3/2；
11、(5)所述星型-梳状聚合物的支臂上的梳状侧链的溶度参数为15j1/2·cm-3/2-30j1/2·cm-3/2。
12、在其中一个实施例中，所述星型-梳状聚合物在所述硅碳负极材料中的质量分数为0.03％-5％。
13、在其中一个实施例中，所述包覆层的材料还包括导电剂。
14、一种如上述所述的硅碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
15、提供星型-梳状聚合物，并将所述星型-梳状聚合物和硅碳材料在水中进行混合得到浆料，然后干燥得到硅碳负极材料。
16、在其中一个实施例中，所述星型-梳状聚合物的制备方法包括以下步骤：
17、采用星型单体引发环氧单体开环，得到星型聚合物，其中，所述星型单体的支臂端基团选自羟基、巯基、氨基或羧基；
18、将所述星型聚合物与raft试剂进行酯化反应，得到大分子链转移剂；
19、采用所述大分子链转移剂调控苯乙烯类化合物和丙烯酸羟酯类化合物共聚，形成星型嵌段共聚物；
20、采用所述星型嵌段共聚物引发环酯单体开环，形成星型-梳状共聚物。
21、在其中一个实施例中，所述星型单体具有三条以上的支臂；
22、及/或，所述星型单体的每条支臂相同；
23、及/或，所述环氧单体的结构式为其中，r选自烃基、卤族元素、苯基、单取代苯基或多取代苯基，且所述取代基团选自c1-c10的烷基链或卤族元素；
24、及/或，所述苯乙烯类化合物选自苯乙烯、苯乙烯衍生物中的至少一种；
25、及/或，所述丙烯酸羟酯类化合物的结构式为其中，r1选自-h、直链烷基、卤族元素、苯基、单取代苯基或多取代苯基，且所述取代基团选自c1-c10的烷基链或卤族元素；r2选自-(ch2)m-m-(ch2)m-，其中，m选自c、n、o、s、p、c＝o、s＝o、-conh-、-nhconh-、-nh-nh-或-coo-，m≥0，r3选自羟基、巯基、羧基、氨基、脲基、硫脲基、酰胺基、磺酸基或膦酸基；
26、及/或，所述环酯单体选自环己内酯、环戊内酯、环状乙烯酯或环状丙烯酯中的至少一种。
27、在其中一个实施例中，将所述星型-梳状聚合物和硅碳材料在水中进行混合得到浆料的步骤中，还加入导电剂。
28、一种包括上述所述的硅碳负极材料的负极片。
29、一种包括上述所述的负极片的电化学储能装置。
30、一种具有星型-梳状形貌结构的聚合物在制备具有抑制产气作用的负极材料中的用途。
31、本专利技术的硅碳材料的表面有星型-梳状聚合物形成的包覆层，所述星型-梳状聚合物是具有三条以上的支臂，且所述支臂上具有梳状侧链的聚合物。一方面，类似触角的梳状侧链能够增加与硅碳材料的结合概率，建立牢固的黏附界面，从而减少硅碳材料与水的接触，降低因硅与水发生反应而产生的氢气量；另一方面，每条支臂之间能够互穿缠绕形成聚合物网络，由于聚合物网络具有较强的分子间作用力，从而具有较高的弹性，进而能够有效降低硅碳负极材料的体积膨胀。
32、因此，本专利技术所述硅碳负极材料不仅能够有效降低体积膨胀，还能够有效减少产气量，进而将所述硅碳负极材料用于电化学储能装置中，能够有效改善电化学储能装置的循环容量与寿命，提升电化学储能装置的电化学性能和安全性。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆层，所述包覆层的材料包括星型-梳状聚合物。
2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
3.根据权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物在所述硅碳负极材料中的质量分数为0.03％-5％。
5.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述包覆层的材料还包括导电剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述星型-梳状聚合物的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述星型单体具有三条以上的支臂；
9.根据权利要求6所述的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，将所述星型-梳状聚合物和硅碳材料在水中进行混合得到浆料的步骤中，还加入导电剂。
10.一种包括权利要求1-5任一项所述的硅碳负极材料的负极片。
11.一种包括权利要求10所述的负极片的电化学储能装置。
12.具有星型-梳状形貌结构的聚合物在制备具有抑制产气作用的负极材料中的用途。
...
【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极材料，其特征在于，包括硅碳材料以及包覆于所述硅碳材料表面的包覆层，所述包覆层的材料包括星型-梳状聚合物。
2.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
3.根据权利要求2所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物还满足以下至少一个条件：
4.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述星型-梳状聚合物在所述硅碳负极材料中的质量分数为0.03％-5％。
5.根据权利要求1所述的硅碳负极材料，其特征在于，所述包覆层的材料还包括导电剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的硅碳负极材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：周怡，叶翠翠，卢陈杰，林宗玺，瞿赢定，张冰，张家熙，杜宁，岳敏，
申请(专利权)人：碳一新能源集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。